基于双扩展控制器的磁盘扩展柜的开发

摘要

本文简要追溯了存储设备在近些年发展的一个历程。存储从计算机上的硬盘、光盘、软盘等等这样的存储设备发展到现在的硬盘柜、磁带机、磁盘阵列柜、NAS、SAN等等多种多样的大型存储设备，用了短短30年的时间。以SASController-SASExpander-SAS/SATA为基础的SAS磁盘连接技术作为存储设备的重要分支，在主流存储产品中已经得到了广泛的应用。近年来随着万兆IP网络的逐渐普及，这种IPSAN存储也进入了快速发展期。
　　 作者研究了以SASController-SASExpander-SAS/SATA为基础的SAS磁盘连接技术的实现方式，双扩展控制器的SAS磁盘扩展柜可靠性更高，对数据安全是一种更优的解决方案。双扩展控制器的SAS磁盘扩展柜的实现以双扩展控制器为核心，通过主控服务器端的存储控制器冗余，结合磁盘扩展器端的双扩展控制器的设计，实现存储数据的冗余，同时实现大容量数据存储。
　　 本文作者采用双扩展控制器磁盘扩展柜的系统设计和实现方法作为硕士研究生的研究课题。它采用了外部SAS线缆对SAS主控服务器和磁盘扩展柜进行连接，通过双扩展控制器对SAS信号进行扩展，采用的是LSI公司的SAS6G的SAS2X36扩展控制器。它的实现流程如下:
　　 首先，主控服务器端作为SAS信号的产生端，将冗余的4对SAS差分信号对连接到磁盘扩展柜端，磁盘扩展柜通过冗余的扩展芯片，将4对SAS差分信号对扩展为32对SAS差分信号对，这些信号经过设计，分别连接硬盘以及下一级的磁盘扩展柜。其次，扩展柜通过热拔插和冗余设计来实现高可靠性要求。最后，实现磁盘扩展柜的管理功能，主要包括硬盘的指示功能、风扇调速功能、故障报警功能等。
　　 本文设计与实现的双扩展控制器磁盘扩展柜，具有冗余性、热拔插功能、数据安全性，硬盘读写速度高、级联磁盘扩展柜数量多。

目录

声明

摘要

符号说明及名词解释

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 存储技术概述

1．3 磁盘扩展柜技术概述

1．4 本文的主要工作以及论文内容

第二章 双扩展控制器磁盘扩展柜实现原理

2．1 SAS技术的发展历史

2．2 SAS连接技术原理

2．2．1 SAS连接技术介绍

2．2．2 SAS物理层

2．3 SES机箱管理

2．4 磁盘扩展柜技术指标

2．5 本章小结

第三章 系统整体硬件结构设计

3．1 硬件框架方案设计

3．1．1 硬件结构框架

3．1．2 硬件互联方案

3．2 磁盘扩展柜各组件设计

3．2．1 扩展板设计

3．2．2 中板设计

3．2．3 线缆

3．3 磁盘扩展柜热拔插设计

3．3．1 连接器热拔插设计

3．3．2 电源热拔插设计

3．4 本章小结

第四章 磁盘扩展柜软件设计

4．1 软件系统设计

4．1．1 SAS框架介绍

4．1．2 软件设计框架

4．1．2 软件系统设计目标

4．2 风扇调速设计

4．3 风扇失效设计

4．4 硬盘指示灯设计

4．5 硬盘槽位设计

4．6 本章小结

第五章 总结

5．1 研究工作总结

5．2 挑战与展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表